JP3595574B2 - 通信チャネルを介してデータを伝送する方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明はデータを通信チャネルを介して転送するための符号化に関し、特に、シンボル間干渉に妨害を受け易い電話通信チャネルを介して行なわれるデータ通信に関する。
【０００２】
【従来の技術】
「充分な符号化利得を持つ符号化ディジタル信号を得る技術（Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ Ａｃｈｉｅｖｉｎｇ ｔｈｅ Ｆｕｌｌ Ｃｏｄｉｎｇ Ｇａｉｎ ｏｆ Ｅｎｃｏｄｅｄ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌｓ）」なる標題の米国特許第５，１６２，８１２号に、送信信号がトレリス符号を使用して符号化され、一般化部分応答フィルタ（ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ ｐａｒｔｉａｌ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｆｉｌｔｅｒ）を使用して事前符号化（以下、プリコードと言う）されるシステムが開示されている
。
【０００３】
図１は上記米国特許に開示されている送信器を示す図である。図中、直列／並列・コンバータ（以下、Ｓ／Ｐと略称する）１０は入力データをパラレル・ワードに変換する。トレリス・エンコーダ１２はそのパラレル・ワードを符号化してシンボル間干渉に強い免疫力を供する。シンボル写像器（ｓｙｍｂｏｌ ｍａｐｐｅｒ）１４はそのトレリス符号化ワードを所定のシンボル、即ち、信号点配列座標（ｓｉｇｎａｌ ｐｏｉｎｔ ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ）中の信号点に写像する。シンボル写像器１４によって特定されたシンボルは複素数の形ちを持ち、プリコーダ１６に受信される。プリコーダ１６は、受信器でそのシンボルがノイズ白色化フィルタを通過するときにその受信器で導入される信号歪みを補償するために使用される。受信されたシンボルは、通信チャネルの有色ノイズを補償するためにノイズ白色化フィルタに通され、その結果、上記トレリス符号の復号作用が適切に改善される。
【０００４】
プリコーダ１６には、トランスバーサル・フィルタ１８と非線形フィルタ２０とが包含されている。非線形フィルタ２０はモジュロ装置の形態に構成されており、このモジュロ装置はその出力αが−Ｌ≦α≦Ｌを満足するまで、２Ｌの値の加算或いは減算を繰り返し行なう。非線形フィルタ２０はトランスバーサル・フィルタ１８によって導入された何らかの不安定要因を補償するために使用される。プリコーダ１６の出力は、モジュレータ１９により、ＱＡＭ（直交振幅変調）のような変調技術を使用して変調される。モジュレータ１９の出力はフィルタ２１によって濾波され、複合回路２２介して市内加入者線２４へ出力される。
【０００５】
類似のシステムが、１９９３年４月１５日にアトランタ（Ａｔｌａｎｔａ）のジョージア（Ｇｅｏｒｇｉａ）で開催された米国電気通信工業会（Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ；ＴＩＡ）の技術委員会ＴＲ−３０に差し出された論文に開示されている。この論文は「Ｖ−ＦＡＳＴにおけるプリコードの実行（Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ ｉｎ Ｖ−ＦＡＳＴ）」なる標題で、ユーボグルー（Ｅｙｕｂｏｇｌｕ）らによって著されている。図２はこの論文に開示されているプリコーダを示す図である。プリコーダ３０は図１のプリコーダ１６と同一である。この図２の例では、有限インパルス応答フィルタ（ＦＩＲと略称する）とモジュロ装置とが両方ともフィードバック・ループ中に有る。このＦＩＲは３タップのフィルタとして開示されており、上記モジュロ装置の出力が上記プリコーダへの入力から減算される。
【０００６】
上記従来システムは両方ともデータをプリコードするものであり、その結果、受信器中のノイズ白色化フィルタの効果に対して補償がなされるものである。しかし、残念ながら両システムとも欠点がある。第一のシステムは正方形（ｓｑｕａｒｅ）シンボル配列座標にのみ有効であり、それ故により効率的な配列座標の使用が妨げられている。第二のシステムは、かなり大きなディザ信号を使用する。この大きなディザ信号は伝送された信号電力をかなり大きな量で変化させるので、通信チャネルの最大許容電力を超過することがある。その結果、その配列座標に割り当てられる信号空間の量が伝送された電力の変動を吸収するために減少されなければならない。配列座標の信号間隔の減少により、上記配列座標中の信号点間の空間が減少し、従って、ノイズ免疫力が減少する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、正方形配列座標に限定されることがなく、且つ、ディザ信号の振幅を減少することができる符号化方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本システムでは、送信信号を生成する際にディザ信号が使用され、上記ディザ信号が二つの隣接シンボル間の間隔と等しいモジュロ値を使用して作成される限りにおいて元のトレリス符号の復元可能性が維持される。これは、例えば送信器の３タップ型ＦＩＲによって生成された各直交位相成分に対して個別のモジュロ・カウントを作成することによって達成される。それらモジュロ・カウントとトレリス・エンコーダからのビットとが、そのトレリス・エンコーダによって識別された配列座標部分集合（ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ ｓｕｂｓｅｔ）を別の配列座標部分集合と置換するために使用される。この置換された部分集合は伝送目的で使用され、その結果受信器中のトレリス・デコーダによって元のトレリス符号が復元される。
【０００９】
【作用】
本発明によれば、ディザ信号は、受信器において元のトレリス符号を復元する能力を持続しながら、このディザ信号を生成するのにかなり小さなモジュロ値を使用することによって減少される。この元のトレリス符号を復元する能力は、トレリス・エンコーダによって識別された配列座標部分集合に対する代替配列座標部分集合を選択するために、ディザ信号を生成する間に作成されたモジュロ・カウントを使用することによって得られる。
【００１０】
【実施例】
図３は、本発明装置の一実施例のうちの送信器部分を示すブロック図である。シリアル・データは直列／並列・コンバータ（Ｓ／Ｐ）４０によってによって受信される。直列／並列・コンバータ（Ｓ／Ｐ）４０の出力はＬビットのワードである。ビット１からビットｎは差動エンコーダ４２へ与えられ、残るｎ＋１からＬのビットＬは、シンボル写像器４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄ、及びシンボル写像器４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄへ与えられる。ビットｎ＋１からビットＬは上記写像器によって異なった信号点即ち代替配列座標部分集合へ写像される。総合すれば、それら部分集合は伝送配列座標の全体を構成する。各写像器の出力は直交位相成分を持つ複素数である。これら複素数はシンボル配列座標部分集合中のシンボルを識別する。それら写像器からの各出力はマルチプレクサ（ＭＵＸと略称する）４８によって受信される。
【００１１】
差動エンコーダ４２はビット１乃至ビットｎのうちの幾つかを差動的に符号化する。変更されなかったデータ・ビットと同様に、差動的に符号化されたビットはトレリス・エンコーダ５０へ与えられる。トレリス・エンコーダ５０はトレリス・ビットＹ_０乃至Ｙ_ｎを生成する。これらトレリス・ビットＹ_０乃至Ｙ_ｎはトレリス・エンハンサ５２によって受信される。トレリス・エンハンサ５２はまた、モジュロ装置５４から入力ｘカウント及びｙカウントを受信する。トレリス・ビットＹ_０乃至Ｙ_ｎの値とｘカウント及びｙカウントの値とに基づいて、トレリス・エンハンサ５２によりＭＵＸ４８が制御され、上記写像器の出力の一つが選択される。ＭＵＸ４８の出力信号ｅ（ｋ）は加算器５８によって受信される。モジュロ装置５４からのディザ信号ｄ（ｋ）は加算器５８においてＭＵＸ４８の出力信号ｅ（ｋ）から減算される。加算器５８の出力信号ｘ（ｋ）はモジュレータ６０、帯域通過フィルタ６２及び複合回路６４の回路へ与えられる。加算器５８の出力信号ｘ（ｋ）はまた、３タップ型のＦＩＲ６６へ与えられる。ＦＩＲ６６の出力信号はモジュロ装置５４によって受信され、そこでｘカウント、ｙカウント及びｄ（ｋ）が生成される。
【００１２】
各シンボル期間中は、直列／並列・コンバータ（Ｓ／Ｐ）４０でパラレル・ワード（Ｉ_１−Ｉ_Ｌ）_ｋが生成される。ビットＩ_ｎ＋１乃至ビットＩ_Ｌは上記各シンボル写像器へ与えられる。それらシンボル写像器はビットＩ_ｎ＋１乃至ビットＩ_Ｌに基づいて所定の配列座標部分集合内で信号点即ちシンボルを出力する。図４は８区劃シンボル配列座標を示す図である。ビットＩ_１乃至ビットＩ_Ｌはこの図のシンボル配列座標のシンボルのうちの一つとして符号化される。この図のシンボル配列座標は配列座標の全体を構成している８個の配列座標部分集合が存在していることを示している。これら配列座標部分集合はａ、ｂ、ｃ、ｄ、Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤの符号文字が付されている各信号点からなり、同一の文字の信号点は同一の配列座標部分集合に属している。４個の配列座標部分集合が存在する４区劃シンボル配列座標では、各文字の大文字表記及び小文字表記は同一の配列座標部分集合の一部と考えられる。データ・ビットＩ_１乃至Ｉ_ｎ及び１個のトレリス・ビットは上記８個の配列座標部分集合うちの一つを選択するために使用される。データ・ビットＩ_ｎ＋１乃至Ｉ_Ｌは配列座標部分集合内の特定のシンボル即ち信号点を識別するために使用される。
【００１３】
差動エンコーダ４２とトレリス・エンコーダ５０とはデータ・ビットＩ_１乃至Ｉ_ｎを使用して１個の配列座標部分集合を選ぶ。この実施例では、ｎ ＝ ５であるが，ｎは他の値であってもよい。差動エンコーダ４２は符号化テーブルに従ってデータ・ビットＩ_２及びＩ_３を符号化して、ビットＪ_２及びＪ_３を生成する。
【００１４】
ビットＩ_１、Ｊ_２、Ｊ_３、Ｉ_４及びＩ_５はトレリス・エンコーダ５０へ与えられる。トレリス・エンコーダ５０は何らかの有限状態機械によって構成することが可能である。この種の有限状態機械は当該技術分野で周知であり、そのような有限状態機械の二つの例が図６及び図７に図示されている。図６の有限状態機械は６４有限状態機械であり、図７の有限状態機械は１６有限状態機械である。なお、他の数の状態を持つ有限状態機械を使用することもできる。６４有限状態機械の場合、ビットＪ_２、Ｊ_３及びＩ_４が入力として使用される。この６４有限状態機械の出力はビットＹ_０乃至Ｙ_５であり、これらのうちビットＹ_１乃至Ｙ_５はそれぞれビットＩ_１、Ｊ_２、Ｊ_３、Ｉ_４及びＩ_５に等しい。符号８０が付されている各装置は加算器であり、符号８２が付されている各装置は遅延装置であり、符号８４が付されている各装置はアンド・ゲートである。ビットＹ_０乃至Ｙ_５は、残りのビットＩ_ｎ＋１乃至Ｉ_Ｌと共に使用される配列座標部分集合を識別するために使用される。
【００１５】
図６及び図７に図示されている有限状態機械は、２次元トレリス符号化に関してはシンボル期間毎に新たなビットＹ_０を出力し、４次元トレリス符号化に関してはシンボル期間の一つおきに新たなビットＹ_０を出力するように使用される。もし各シンボル期間毎に新たな出力の組が生成されると、遅延装置８２は一単位のシンボル期間の遅延装置として作用し、もしシンボル期間の一つおきに新たな出力の組が生成されると、遅延装置８２は二単位のシンボル期間の遅延装置として作用する。シンボル期間の一つおきに新たなビット出力Ｙ_０乃至Ｙ_５の組を生成するように使用されたとき、上記代替配列座標部分集合の選択は図８のテーブル２に示されている。このテーブル２は二つのシンボル期間中に使用される配列座標部分集合を示しているテーブルである。第一文字は第一シンボル期間中に使用される配列座標部分集合を識別し、第二文字は第一シンボル期間中に使用される配列座標部分集合を識別している。なお、二次元符号化が使用される場合は上記第一文字のみが使用される。例えば、もしビット出力Ｙ_０乃至Ｙ_５が００００１０であれば、ビット（Ｉ_ｎ＋１−Ｉ_Ｌ）_ｋ−１が配列座標部分集合“ａ”を使用して符号化され、ビット（Ｉ_ｎ＋１−Ｉ_Ｌ）_ｋが配列座標部分集合“Ａ”を使用して符号化されることとなる。
【００１６】
もし４区劃を持つ配列座標が使用される場合は、図７の１６有限状態機械がビットＹ_０乃至Ｙ_３を生成するために使用される。このケースではｎ ＝ ３であり、ビットＹ_１、Ｙ_２及びＹ_３はそれぞれビットＩ_１、Ｉ_２及びＩ_３に等しい。図８のテーブル２は０に設定されているビットＹ_４及びＹ_５を伴って使用され、同一の文字の大文字表記及び小文字表記が同一の配列座標部分集合に属している。
【００１７】
なお、本発明は図６及び図７の有限状態機械を使用せずに実施することも可能である。この場合、ｎ ＝ ２であり、ビットＩ_１及びＩ_２が差動エンコーダ４２へ与えられる。この差動エンコーダ４２からのビットＪ_２及びＪ_３はＹ_２及びＹ_３として使用される。本実施例では、二次元符号化が使用され、上記差動エンコーダ４２からはシンボル期間毎に新たな出力が生成される。図８のテーブル２は０に設定されているビットＹ_０、Ｙ_１、Ｙ_４及びＹ_５を伴って使用され、各テーブル記述項中の第二文字は無視されている。
【００１８】
なお、先に述べた８区劃配列座標において、シンボル写像器４４ａ乃至４４ｄ及びシンボル写像器４６ａ乃至４６ｄはそれぞれビットＩ_ｎ＋１乃至Ｉ_Ｌに基づいて配列座標部分集合ａ、ｂ、ｃ、ｄ及びＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ中のシンボルを識別する。所望の写像器出力はトレリス・エンハンサ５２によって制御されているＭＵＸ４８を使用して選択される。
【００１９】
トレリス・エンハンサ５２は、モジュロ装置５４からのｘカウントとｙカウントとの値に基づいて、図８のテーブル２及びビットＹ_０乃至Ｙ_ｎ（この実施例ではｎ ＝ ５）によって識別されている配列座標部分集合を構成する。トレリス・エンハンサ５２はテーブル２に従ってＭＵＸ４８を動作させ、その結果、適切な置換が起きる。ＭＵＸ４８の出力は加算器５８によって受信される。
【００２０】
トレリス・エンハンサ５２によって、配列座標部分集合がビットＹ_０乃至Ｙ_ｎによって識別される配列座標部分集合に置換される前に、ＦＩＲ６６は過去に伝送されたシンボル（３タップ型フィルタの場合、過去の三個のシンボル）に基づいて出力ｐ（ｋ）を計算する。ＦＩＲ６６は当該技術分野で周知な３タップ型フィルタである。この３タップ型フィルタに対する係数は、当該技術分野で周知な方法での学習中に得られ、ＩＴＵ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｕｎｉｏｎ：国際電気通信連合；前名称ＣＣＩＴＴの改称）のような標準委員会によりＩＴＵ勧告Ｖ．３２ｂｉｓに特定されている。ＦＩＲ６６の出力はモジュロ装置５４によって受信される。
【００２１】
モジュロ装置５４は上記シンボルの各直交位相成分にモジュロ演算を実行してＦＩＲ６６のＸ直交位相成分及びＹ直交位相成分に対して別々のモジュロ・カウントであるｘカウント及びｙカウントを生成する。もしＦＩＲ６６の出力がｐ（ｋ）の特定の直交位相成分に対して正であり且つ２^−ｍあれば、モジュロ値２（２^−ｍ）をｐ（ｋ）の上記直交位相成分から減算する演算がその結果が２^−ｍと同等か或いはそれより小さくなるまで整数回行なわれる。この減算の回数はｘカウンタやｙカウンタを個々に増分することによってカウントされる。もしＦＩＲ６６の出力がｐ（ｋ）の特定の直交位相成分に対して負であり且つ−２^−ｍと同等か或いはそれより小さければ、モジュロ値２（２^−ｍ）をｐ（ｋ）の上記直交位相成分に加算する演算がその結果が−２^−ｍと同等か或いはそれより大きくなるまで整数回行なわれる。この加算の回数はｘカウンタ或いはｙカウンタをそれぞれ減分することによってカウントされる。上記ｘカウンタ及びｙカウンタの算術底（ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ ｂａｓｅ）は４である。即ち、これらｘカウンタ及びｙカウンタでは２ビット値００を１だけ減分することによって２ビット値１１が生成され、２ビット値１１を１だけ増分することによって２ビット値００が生成される。
【００２２】
これらのカウント結果はｘカウント・ライン及びｙカウント・ラインを介してトレリス・エンハンサ５２へ供される。信号ｐ（ｋ）のうち上記減算または加算の後で残る部分は信号ｄ（ｋ）として加算器５８へ供される。信号ｄ（ｋ）はディザ信号と呼ばれる。これらの計算が実行された後、トレリス・エンハンサ５２は、ｘカウント、ｙカウント及びビットＹ_０乃至Ｙ_ｎを使用して図９のテーブル３に従って配列座標部分集合を置換する。なお、４区劃配列座標では同一の文字の大文字表記及び小文字表記は同一であると考えられ、テーブル３の最初の４カラムが必要とされる。ＭＵＸ４８から得られる出力は加算器５８へ与えられ、この加算器５８で信号ｅ（ｋ）から値ｄ（ｋ）が減算されて信号ｘ（ｋ）が生成される。この信号ｘ（ｋ）は通常の方法でモジュレータ６０、帯域通過フィルタ６２及び複合回路６４の回路へ供される。
【００２３】
上記加算或いは減算のカウントはＦＩＲ６６からの出力の各直交軸に対して独立して計算される。これらのカウントは、８区劃配列座標に対しては算術底４を使用し、４区劃配列座標に対しては算術底２を使用して継続することが可能である。これらのカウントはテーブル３に従う置換を実行するためにトレリス・エンハンサ５２によって使用される。
【００２４】
大きなシンボル配列座標が使用されるときは、大きなディザ信号がこの大きなディザ信号は受信器の再構成フィルタ中のエラー伝播を低減するので許容性が高い。種々の配列座標に適応するために、可変モジュロ装置を使用することが望ましいことであろう。或る可変モジュロ装置は同様にモジュロ装置５４に対して以下のよう差異を実行する。もし、ＦＩＲ６６の出力がｐ（ｋ）の特定の直交位相成分に対して正であり、且つ、Ｋ２^−ｍより大きければ、モジュロ値Ｋ２（２^−ｍ）をｐ（ｋ）の上記直交位相成分から減算する演算がその結果がＫ２^−ｍと同等か或いはそれより小さくなるまで整数回行なわれる。この減算の回数はｘカウンタ及びｙカウンタをそれぞれＫ回増分することによってカウントされる。もしＦＩＲ６６の出力がｐ（ｋ）の特定の直交位相成分に対して負であり、且つ、−Ｋ２^−ｍと同等かまたはそれより小さければ、モジュロ値２Ｋ（２^−ｍ）をｐ（ｋ）の上記直交位相成分に加算する演算がその結果が−Ｋ２^−ｍと同等か或いはそれより大きくなるまで整数回行なわれる。この加算の回数はｘカウンタ及びｙカウンタをそれぞれＫ回減分することによってカウントされる。上記変数Ｋは大きな配列座標に対しては２以上の整数であり、小さな配列座標に対しては１である。
【００２５】
上記の値２^−ｍに関しては、図４においてシンボル間の間隔が２×２^−ｍである場合が図示されている。この値２^−ｍは、ｍが好ましくは７或いは８のような整数である任意スカラー数である。
【００２６】
図１０は本発明と共に使用される受信器を示す図である。信号は市内加入者線２４から複合回路６４を介して受信される。この受信された信号はデモジュレータ／線形イコライザ・複合装置１００を介して次へ送られる。このデモジュレータ／線形イコライザ・複合装置１００は当該技術分野で周知なものである。その信号は続いてノイズ白色化フィルタ１０２へ与えられる。このノイズ白色化フィルタ１０２は上記通信チャネルによって導入される有色ノイズを補償する。白色ノイズを有することは、その結果トレリス符号の復号を旨く行なうことができることとなるので望ましい。ノイズ白色化フィルタ１０２は３タップ型ＦＩＲ１０４と加算器１０６とで構成される。ＦＩＲ１０４は当該技術分野で周知であり、前述の図３の送信器中のＦＩＲ６６と同一のタップ値を有する。白色ノイズｒ（ｋ）はトレリス・デコーダ１０８へ与えられる。トレリス・デコーダ１０８は周知のビテルビ・アルゴリズムを実行し、トレリス符号及びビットＩ_１乃至Ｉ_ｎを復元する。復元されたトレリス符号は伝送された配列座標部分集合を識別するために使用される。この情報は再構成フィルタ１１２のトレリス・エンハンサ１１０へ与えられる。このトレリス・エンハンサ１１０もまたモジュロ装置１１４のｘカウント出力及びｙカウント出力を受信する。
【００２７】
トレリス・デコーダ１０８の出力は信号ｙ’（ｋ）であり、この信号は図４の配列座標を超えて広がっている増加された数のシンボル即ち信号点を有する信号を表わしている。この配列座標の膨張は前述の送信器中のノイズ白色化フィルタ１０２とその補フィルタ及びモジュロ装置の結果生じたものである。この配列座標の膨張を排除するために、３タップ型のＦＩＲ１１６及び加算器１１８がノイズ白色化フィルタ１０２と逆の作用を実行するように動作する。ＦＩＲ１１６の係数は前述の送信器中のＦＩＲ１０４及びＦＩＲ６６の係数と同一である。ＦＩＲ１１６の出力は信号ｐ’（ｋ）であり、この信号はモジュロ装置１１４へ与えられる。モジュロ装置１１４は前述のモジュロ装置５４と同一の方法で動作する。
【００２８】
モジュロ装置５４に関連して先に記述したように、モジュロ装置１１４はｘカウント信号とｙカウント信号とを生成する。モジュロ装置１１４の出力は信号ｄ’（ｋ）であり、この信号は信号ｄ（ｋ）の推定値である。信号ｄ’（ｋ）は加算器１２０で加算器１１８からの信号ｘ’（ｋ）と組み合わされる。加算器１２０の出力は信号ｅ’（ｋ）である。この加算器１２０の出力信号ｅ’（ｋ）はスライサ１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄ、及びスライサ１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃ、１２４ｄへ与えられる。これらのスライサ１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄ、及びスライサ１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃ、１２４ｄは、信号ｅ’（ｋ）が配列座標部分集合のシンボルａ、ｂ、ｃ及びｄとＡ、Ｂ、Ｃ及びＤのうちの何れのシンボルを表わしているかを判定するために使用される。ＭＵＸ１２６は上記スライサのうちの一つの出力を選択するために使用される。このＭＵＸ１２６はトレリス・エンハンサ１１０を使用して制御される。
【００２９】
トレリス・エンハンサ１１０は上記ビットＹ_０’乃至Ｙ_ｎ’を使用して上記伝送された配列座標部分集合を識別し、モジュロ装置１１４からのｘカウント入力及びｙカウント入力は図９のテーブル３に従って上記伝送された配列座標部分集合と置換された元の配列座標部分集合を識別するために使用される。一旦、元の配列座標部分集合の識別が完了すると、ＭＵＸ１２６によってその配列座標部分集合に関連するスライサが選択される。その結果、ＭＵＸ１２６の出力が並列／直列・コンバータ１２８へ与えられ、そこで最初に供されたデータ・ストリームが復元される。
【００３０】
図１１は上記送信器で代替配列座標部分集合を選択するための別の実施例を示す図である。この実施例では、図３中のシンボル写像器４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄが写像器１４０及び１４２で置換されている。これら各写像器１４０及び１４２は、ビットＩ_ｎ＋１乃至Ｉ_１を包含する信号を配列座標部分集合に写像する。この実施例では、８個の配列座標部分集合が存在し、これらがそれぞれ４個から成る二つのグループにグループ分けされている。各グループでは、その中の４個の配列座標部分集合が互いに９０度の回転位相差を持つように関係付けられている。その結果、ＭＵＸ１４４は写像器１４０若しくは１４２の出力を選択することによって４個の配列座標部分集合から成る上記二つのグループの一つを選択する。
【００３１】
選択されたグループ中の特定の配列座標部分集合は、乗算器１４６を使用して選択される。ＭＵＸ１４４からの配列座標部分集合は各写像器と関連する４個の配列座標部分集合のうちの何れか一つを生成するために０度、９０度、１８０度或いは２７０度だけ回転されるようにすることができる。この結果、トレリス・エンハンサ５２は二つの出力を有し、それらの出力の一方はＭＵＸ１４４によって写像器１４０と１４２との選択を行なうために使用され、他方の出力は乗算器１４６に０度、９０度、１８０度或いは２７０度の位相偏移の開始を指示するために使用される。この動作は図３の実施例と比較して少ない数の写像器を使用することができる利点を供する。
【００３２】
同様な方法で、図１２は図１０に示される受信器の別の実施例を示す図である。この図１２において、信号ｅ’（ｋ）は乗算器１５０に受信され、乗算器１５０の出力はスライサ１５２及び１５４へ与えられる。スライサ１５２と１５４の出力はＭＵＸ１５６によって選択される。上記乗算器１５０及びＭＵＸ１５６へはトレリス・エンハンサ１１０から制御信号が入力される。図１０に関連して論考されたように、トレリス・エンハンサ１１０はトレリス・デコーダ１０８からの上記受信された部分集合識別情報及びモジュロ装置１１４からのｘカウント入力及びｙカウント入力を使用して、元の配列座標部分集合を識別する。図１１に関連して論考したように、乗算器１５０は上記受信シンボルを０度、９０度、１８０度或いは２７０度だけ回転し、図１１での乗算器１４６の効果を逆転させるために使用される。ＭＵＸ１５６は、適切なスライサを選択して元のデータを復元するために使用される。
【００３３】
図１３及び図１４は本発明の他の実施例を示す図である。図１３において、この送信器は直列／並列・コンバータ（Ｓ／Ｐ）４０と写像器１４０及び１４２との間にプリプロセッサ２００を挿入する改変が為されている。このプリプロセッサ２００は、部分率エンコード（ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ ｒａｔｅ ｅｎｃｏｄｉｎｇ）、絶対値変換（ｍｏｄｕｌｕｓ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ）、輪状整形（ｓｈａｐｉｎｇ ｂｙ ｒｉｎｇ）及び配列座標切り替え（ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）のような機能を実行する。更に、加算器５８の出力はモジュレータ６０へ与えられる前に非線形エンコーダ３００へ与えられる。
【００３４】
図１４において、この受信器はデモジュレータ／線形イコライザ・複合装置１００とノイズ白色化フィルタ１０２との間に非線形デコーダ４００を包含する改変が為されている。この非線形デコーダ４００は、図１３での非線形エンコーダ３００の作用を補償する。更に、ポスト・プロセッサ２０２がＭＵＸ１５６とＰ／Ｓ１２８との間に挿入されている。このポスト・プロセッサ２０２は図１３でのプリプロセッサ２００の逆動作装置を構成する。
【００３５】
上記非線形エンコーダ３００は伝送チャネルの非直線特性を補償する。この非線形エンコーダ３００は上記配列座標を、先験的に知られている上記伝送チャネルの上記非直線特性成分の逆成分を形づくるワープ関数（ｗａｒｐ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）に従い、その配列座標の信号点の位置を調整することによってゆがませる（以下ワープ（ｗａｒｐ）すると言う）。例えば、ＰＣＭシステムの事例では、その成分は代表的には伝送されつつある信号の絶対値の対数関数、いわゆるμ法則特性関数のものである。従って、上記伝送された信号の絶対値の逆の対数関数、即ち、指数関数が上記配列座標をワープするために使用される。
【００３６】
上記配列座標のワープは解除可能に為されているので、上記受信器では、受信信号点をビタービ・デコーダへ与える前にこれら受信信号点を上記逆のワープ関数を使用して逆ワープ（ｕｎｗａｒｐ）し、それによって上記伝送チャネルの非直線特性の既知の特性を形づくることが可能である。なお、ＰＣＭシステムの事例では、上記逆ワープ関数は上記のμ法則特性関数の逆関数であり、特には対数関数である。その結果、上記ビタービ・デコーダは標準の改変されていないビタービ復号アルゴリズムを使用することができる。
【００３７】
図１５において、信号ｘ（ｋ）のＸ直交位相成分の値及びＹ直交位相成分の値は選択されたワープ関数に従って生成されたワープ乗数ｗを掛けることによってワープされる。特に、上記ワープ乗数ｗはエンコーダ３０２によって生成され、このエンコーダ３０２はそのリード線３０４から上記ワープ乗数ｗを乗算器３０６及び３０８へ供する。乗算器３０６及び３０８は上述の乗算を実行し、その結果得られたワープされた値はモジュレータ６０へ与えられる。このモジュレータ６０は標準の方法で上記ワープされた信号点のストリームを表わす被変調ライン信号を生成する。
【００３８】
上記通信チャネルにはＰＣＭシステムが包含されており、該通信チャネルの全体のチャネル特性が一時的信号強度の関数、即ち、μ法則特性関数の機能である既知の非直線特性を持っていることが推定される。従って、ワープ乗数ｗを生成するためにエンコーダ３０２で使用された上記ワープ関数は上記伝送信号点の信号強度の機能である。即ち、上記信号強度は上記ワープ関数では独立変数である。この目的のため、エンコーダ３０２にはリード線３１２及び３１４からＸ直交位相成分の値及びＹ直交位相成分の値を受信し、各信号点の絶対値ｐ_ｔを次式、即ち
ｐ_ｔ ＝ （Ｘ^２＋Ｙ^２）^１／２
の計算によって決定する絶対値計算器３１０が包含されている。
【００３９】
このｐ_ｔの値は続いてこのモデム即ち通信装置内からのワープ因数ｇをリード線３１８に受信するワープ生成器３１６へ与えられる。そのワープ因数ｇは上記ワープ関数での別の独立変数であり、上記信号配列座標の全体をワープするのに望ましい度合いの関数であり、次には該通信チャネルの上記非直線特性の既知の成分の関数、この事例ではμ法則特性関数の関数として選択される。本実施例では、ワープ生成器３１６は次式、即ち
のワープ関数、即ち
ｗ’＝ １＋（８１９２Ｐ_ｔ＋２７３１Ｐ_ｔ ^２＋６８３Ｐ_ｔ ^３＋１３７Ｐ_ｔ ^４＋２３Ｐ_ｔ ^５＋３Ｐ_ｔ ^６）／１６３８４
で与えられるワープ関数に従って予備ワープ乗数ｗ’を生成する。
ここで、Ｐ_ｔ ＝ ｐ_ｔ／ｇである。
【００４０】
その関係は上記μ法則特性関数の逆関数（指数関数）への直列近似であり、ワープ乗数ｗは次式で与えられる。
ｗ ＝ （ｅ［ｐｏｗｅｒ］Ｐ_ｔ−１）／Ｐ_ｔ
【００４１】
更に、ここで上記通信チャネルで別の非直線関係が得られ、上記関数の別の逆関数がワープ生成器３１６で使用されることとなる。例えば、もし該通信チャネルに、信号処理アルゴリズムが時間に関して信号強度の関数として変化するＡＤＰＣＭ方式（適応差分パルス符号変調方式）が包含されている場合、ワープ生成器３１６で使用されるワープ因数ｇの値は上記信号処理アルゴリズムの逆アルゴリズムを形づくるような方法で適合されることとなる。ワープ生成器３１６で使用される上記関数はまた、その通信チャネル中のノイズが上記配列座標の低絶対値及び高絶対値の信号点に別々に悪影響を及ぼすことが懸念される仕方を考慮することが可能である。
【００４２】
ワープ因数ｇの値及び信号点の絶対値ｐ_ｔの値の範囲に依って、予備ワープ乗数ｗ’へのＸ及びＹの乗算の結果、該通信チャネルのピーク電力限界または平均電力限界或いはそれらの両方共超過するようにワープされた信号点が得られる。従って、予備ワープ乗数ｗ’はエンコーダ３０２中で自動利得制御器（以下、ＡＧＣと略称する）３２０によって処理され、リード線３０４に前述のワープ乗数ｗが生成される。このＡＧＣ３２０は極めて長い時定数を持ち、それにより、或る順応期間の後、何らかの所定の配列座標及びワープ因数ｇに関して基本的に一定であろう尺度化機能（ｓｃａｌｉｎｇ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）が供される。このことによってワープ乗数ｗの値に上記通信チャネルの電力限界の超過を回避する上限が課される。
【００４３】
図１６乃至図１８は、それぞれ、別の値のワープ因数ｇを使用して直前で説明したばかりの上記ワープ作用の結果得られる、図１９の配列座標のワープ態様を示す図である。使用される特定の値のワープ因数ｇは適用例に依存して決定され、且つ経験的にも決定することができる。ともかく、図１６乃至図１８の配列座標の各ワープされた信号点が所定のワープ関数に従って図１９の基本配列座標のそれぞれの信号点と関係していることが明らかに認められる。
【００４４】
図１４及び図２０において、デモジュレータ／線形イコライザ・複合装置１００からの信号は伝送信号点の同位相成分Ｘ_ｒ及び直交位相成分Ｙ_ｒに関するデモジュレータ／線形イコライザ・複合装置１００の最良の推定値を表わしている。ここで、「ｒ」は受信器を意味する記号である。これらの位相成分Ｘ_ｒ及び位相成分Ｙ_ｒは、非線形デコーダ４００により、それらに逆ワープ乗数Ｗを乗算することによって「逆ワープ」される。特に、その逆ワープ乗数Ｗはデコーダ４０２によって生成され、デコーダ４０２は下記に述べる方法でそのリード線４０４からその逆ワープ乗数Ｗを乗算器４０６及び４０８へ供する。乗算器４０６及び４０８は上述の乗算を実行し、その結果得られたリード線４１０及び４１２上の逆ワープされた同位相成分値及び直交位相成分値がノイズ白色化フィルタ１０２へ与えられる。
【００４５】
デコーダ４０２に関し、このデコーダ４０２は受信信号点のｐ_ｒの値を判定する役割を持ち、ワープ因数ｇの値を認識して送信器で為されたワープ作用と逆の作用を実行する。従って、デコーダ４０２には絶対値計算器４１４及び逆ワープ生成器４２０が包含されており、この絶対値計算器４１４はリード線４１６及び４１８に受信されたＸ_ｒ及びＹ_ｒからｐ_ｒの値を計算し、逆ワープ生成器４２０はリード線４２２上のワープ因数ｇの値に応答して次の関係、即ち
Ｗ ＝ １＋（−８１９２Ｐ_ｒ＋５４６１Ｐ_ｒ ^２−４０９６Ｐ_ｒ ^３＋３２７７Ｐ_ｒ ^４−２７３１Ｐ_ｒ ^５＋２３４１Ｐ_ｒ ^６）／１６３８４
で与えられる逆ワープ乗数Ｗを生成する。ここで、Ｐ_ｒ ＝ ｐ_ｒ／ｇである。
【００４６】
上記関係は予備ワープ乗数ｗ’の生成が行なわれた関係と逆の関係であり、次式、即ち
Ｗ ＝ ［ｌｏｇ_ｎ（１＋Ｐ_ｒ）］／Ｐ_ｒ
で与えられる上記μ法則特性関数（対数関数）に対する、Ｐ_ｒ＜１において有効な直列近似である。なお、Ｐ_ｒ≧１においては別の近似が使用されることとなる
。
【００４７】
逆ワープ乗数Ｗに関する上の式５で使用されている信号点の絶対値ｐ_ｒの値は上記受信信号点から計算された値である。ｐ_ｒのこの値は代表的には受信信号点に重畳されているノイズ成分のせいで、送信器中でワープ乗数ｗを生成するために使用された値から少なくとも僅かは相違している。このことは、或る信号点を逆ワープする量がその信号点をワープした量とは僅か異なっていることを意味している。しかし、この相違によって、上記信号点が逆ワープされるとき、それら信号点が上記基本配列座標中のそれらと対応する各位置の周囲の、例えば、上記逆ワープ作用が送信器で使用されたｐ_ｔの値を使用して実行されたとした場合（その値が事実受信器で分かっているか、或いは計算可能であったと想定される）より厳格な位置にもたらされる傾向がある利点が有る。
【００４８】
上記の事項は、上記通信チャネル中で上記μ法則符号化が実行された後、上記伝送信号点に重畳されたノイズに関係している。しかし、それら信号点が上記通信チャネル中で上記μ法則符号化を受けている時点では、その送信器と上記μ法則符号化が実際に実行される通信チャネル中のコーデックとの間で起きるノイズ及び他のチャネル効果のせいで上記伝送信号点が既に幾分か乱されている。従って、上記ワープされた信号点は図１９の理想信号点位置からワープされるのではなく、むしろそれら理想信号点位置からほんの僅かに偏位している位置からワープされる。受信器中で上記μ法則特性関数の逆関数を使用することはこのことを考慮していない。この効果は極めて微少であり、その結果ここまでに述べた方法は非常に旨く働く。しかし、上記効果を考慮することが可能であり、それによりかなり良好な結果が得られる。
【００４９】
特に、ワープ作用が無い場合、各受信信号点と関連するノイズは、ＰＣＭシステム中の非直線Ａ／Ｄコンバータのせいで、次の形の式、即ち
ｎ ＝ （ａ^２ｐ^２＋ｂ^２）^１／２
で厳密に表わすことができる。ここでｎは信号点の絶対値ｐに関連するノイズの実効値である。定数ａ及びｂは上記通信チャネルと伝送フィルタ及び受信フィルタとの属性に依存している。
【００５０】
ここで仮定されている状況のように、伝送チャネルで増殖性ノイズが受信信号点上に重畳されている状況では、ワープ関数とその逆関数には、ワープ作用の際に隣接信号点間の間隔がそれら信号点と関連する実効値ノイズに比例するようなものであることが有利である。その結果、各受信信号点に重畳されたノイズは上記配列座標中でのその位置と独立し、且つ、異なる信号点に関連するエラー発生率の相違が最小になる。もし上記配列座標に多数の信号点が包含されていれば、この属性は次式、即ち
ｗ’＝ １＋（２７３１Ｐ_ｔ ^２＋１３７Ｐ_ｔ ^４＋３Ｐ_ｔ ^６）／１６３８４
で与えられるワープ関数によって得られる。
ここで、Ｐ_ｔ ＝ ｐ_ｔ／ｇであり、ｇ ＝ ｂ／ａである。
【００５１】
この関係は次式、即ち
ｗ ＝ （ｓｉｎｈＰ_ｔ）／Ｐ_ｔ
で与えられる双曲線正弦関数に対する直列近似である。定数ａ及びｂの値は通信チャネルに依存し、一般的には先験的に分かっていないので、ワープ因数ｇは上記比ｂ／ａを決定するために上記の如く適合するか、或いは受信されたノイズの測定値から計算されるようにすることが可能である。
【００５２】
上記対応する受信器のワープ乗数は次式、即ち
Ｗ ＝ １＋（−２７３１Ｐ_ｒ ^２＋１２２９Ｐ_ｒ ^４−７３１Ｐ_ｒ ^６）／１６３８４
に従って生成される。この関係は次式、即ち
Ｗ ＝ ｛ｌｏｇ_ｎ［Ｐ_ｒ＋（１＋Ｐ_ｒ ^２）^１／２］｝／Ｐ_ｒ ＝ （ｓｉｎｈ^−１Ｐ_ｒ）／Ｐ_ｒ
で与えられる逆双曲線正弦関数に対する直列近似であり、Ｐ_ｒ＜１で有効である
。
【００５３】
上記の説明は、単に非直線符号化及び非直線復号の原理を示すものである。従って、本明細書では対数関数及び双曲線正弦関数に関して論考されているが、特定の状況では他の関数が有利である。
【００５４】
簡単な実施態様では、ワープ因数ｇを通信チャネルの予期の特性に基づいて送信器及び受信器でプリセットすることが可能である。更に複雑な適用例では、受信器で予期の信号点に対する上記受信信号点の分散が検査され、その測定値がワープ因数ｇの値をその受信器で適合させるために使用され、その一方でそのｇの値が、例えば二つのモデム或いは通信装置間の従来の診断通信チャネルを介して送信器に知らされるようにすることによってワープ因数ｇを適応的に判定することができる。
【００５５】
分かり易く説明するために上記送信器及び受信器の種々の機能ブロックが個々のディスクリート要素として図示されているが、それらの機能ブロックは現在の技術を用いて、当業者に周知されているように、代表的には一以上のプログラム内蔵プロセッサやディジタル信号プロセッシング（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ；ＤＳＰ）チップ等によって実行されるようにすることができる。
【００５６】
本発明は二次元配列座標を使用するシステムの情況で開示されている。しかし、同様に当業者に十分認められているように、何れの次元の配列座標を使用するシステムにも適用可能である。
【００５７】
本発明はモデム技術に限定されるものではなく、むしろシンボル間干渉かまたは解除可能に行なわれている非直線効果、或いはそれらが共に存在する、如何なるタイプの信号伝送システム或いは環境にも適用可能である。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ディザ信号は、受信器において元のトレリス符号を復元する能力を持続しながら、このディザ信号を生成するのにかなり小さなモジュロ値を使用することによって減少される効果が得られる。この元のトレリス符号を復元する能力は、トレリス・エンコーダによって識別された配列座標部分集合に対する代替配列座標部分集合を選択するために、ディザ信号を生成する間に作成されたモジュロ・カウントを使用することによって得られる効果が有る。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は従来の送信器を示すブロック図である。
【図２】図２は図１の送信器で使用されるプリコーダを示すブロック図である。
【図３】図３は本発明装置の一実施例のうちの送信器部分を示すブロック図である。
【図４】図４は８区劃シンボル配列座標、即ち、信号点配列座標を示す図である。
【図５】図５はビットＪ_２及びＪ_３を生成する符号化テーブルを示す図である。
【図６】図６は６４状態を持つ有限状態機械を示すブロック図である。
【図７】図７は１６状態を持つ有限状態機械を示すブロック図である。
【図８】図８は部分集合選択テーブルを示す図である。
【図９】図９は部分集合置換テーブルを示す図である。
【図１０】図１０は本発明装置の一実施例の受信器部分を示すブロック図である。
【図１１】図１１は本発明装置の別の実施例の送信器部分を示すブロック図である。
【図１２】図１２は本発明装置の別の実施例の受信器部分を示すブロック図である。
【図１３】図１３は非直線エンコーダを伴う本発明装置の実施例のうちの送信器部分を示すブロック図である。
【図１４】図１４は非直線デコーダを伴う本発明装置の別の実施例のうちの受信器部分を示すブロック図である。
【図１５】図１５は図１３の送信器で使用される非直線エンコーダを示すブロック図である。
【図１６】図１６はｇ ＝ ２０の値を持つ場合のワープされた配列座標を示す図である。
【図１７】図１７はｇ ＝ ４０の値を持つ場合のワープされた配列座標を示す図である。
【図１８】図１８はｇ ＝ ６０の値を持つ場合のワープされた配列座標を示す図である。
【図１９】図１９は逆ワープされて配列座標を示す図である。
【図２０】図２０は図１４の受信器で使用される非直線デコーダを示すブロック図である。
【符号の説明】
１０ Ｓ／Ｐ（直列／並列・コンバータ）
１２ トレリス・エンコーダ
１４ シンボル写像器
１６ プリコーダ
１８ トランスバーサル・フィルタ
１９ モジュレータ
２０ 非線形フィルタ
２１ フィルタ
２２ 複合回路
２４ 市内加入者線
３０ プリコーダ
４０ Ｓ／Ｐ（直列／並列・コンバータ）
４２ 差動エンコーダ
４４ シンボル写像器
４６ シンボル写像器
４８ ＭＵＸ（マルチプレクサ）
５０ トレリス・エンコーダ
５２ トレリス・エンハンサ
５４ モジュロ装置
５８ 加算器
６０ モジュレータ
６２ 帯域通過フィルタ
６４ 複合回路
６６ ＦＩＲ（有限インパルス応答フィルタ）
８０ 加算器
８２ 遅延装置
８４ アンド・ゲート
１００ デモジュレータ／線形イコライザ・複合装置
１０２ ノイズ白色化フィルタ
１０４ ＦＩＲ（有限インパルス応答フィルタ）
１０６ 加算器
１０８ トレリス・デコーダ
１１０ トレリス・エンハンサ
１１２ 再構成フィルタ
１１４ モジュロ装置
１１６ ＦＩＲ（有限インパルス応答フィルタ）
１１８ 加算器
１２０ 加算器
１２２ スライサ
１２４ スライサ
１２６ ＭＵＸ（マルチプレクサ）
１２８ Ｐ／Ｓ（並列／直列・コンバータ）
１４０ 写像器
１４２ 写像器
１４４ ＭＵＸ（マルチプレクサ）
１４６ 乗算器
１５０ 乗算器
１５２ スライサ
１５４ スライサ
１５６ ＭＵＸ（マルチプレクサ）
２００ プリプロセッサ
２０２ ポスト・プロセッサ
３００ 非線形エンコーダ
３０２ エンコーダ
３０４ リード線
３０６ 乗算器
３０８ 乗算器
３１０ 絶対値計算器
３１２ リード線
３１４ リード線
３１６ ワープ生成器
３１８ リード線
３２０ ＡＧＣ（自動利得制御器）
４００ 非線形デコーダ
４０２ デコーダ
４０４ リード線
４０６ 乗算器
４０８ 乗算器
４１０ リード線
４１２ リード線
４１４ 絶対値計算器
４１６ リード線
４１８ リード線
４２０ 逆ワープ生成器
４２２ リード線

Claims (5)

1. データ・ワードに基づいて所定の信号点配列座標から第一信号点を識別するステップと、
   少なくとも１個の以前に伝送された信号点を使用して第一の信号を生成するステップと、
   前記第一信号点と前記第一信号から導出されたモジュロ・カウントとに基づいて、前記所定の信号点配列座標から第二信号点を選択するステップと、
   前記第二信号点を表わす信号を通信チャネルを介して伝送するステップ、
   とから成ることを特徴とする通信チャネルを介してデータを伝送する方法。
2. 第一信号点を識別する前記ステップが、前記データ・ワードとこのデータ・ワードの少なくとも１ビットの関数である状態機械の現在の状態とに基づいて前記識別を行なうステップを有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記モジュロ・カウントが、前記第一信号の各直交位相成分に別々のモジュロ・カウントを導くステップを有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記モジュロ・カウントを生成するために、可変モジュロ値が使用される
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記第二信号点にディザ信号を加えるステップ
   を更に有することを特徴とする請求項１に記載の方法。

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